Le componenti principali di un’apparecchiatura TC sono: il gantry,
il tavolo porta-paziente, il tubo a raggi X, il sistema di detettori.
Il gantry è la struttura meccanica a cui sono rigidamente fissati il tubo radiogeno ed i detettori, consente la rotazione del sistema tubo-detettori durante la scansione e comprende il tunnel dentro il quale viene inserito il paziente durante l’esame.
Il tavolo porta-paziente è il lettino su cui si distende il paziente per l’esame e consente movimenti verticali e longitudinali.
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Il complesso radiogeno è costituito da un tubo a raggi X ad anodo rotante. Il fascio di raggi emesso attraversa un collimatore che ridimensiona il fascio di raggi X in modo appropriato al tipo di scansione, attraversa il paziente e va ad incidere sui detettori.
Esistono due tipi di detettori, a conversione diretta ed a conversione indiretta. Alla prima categoria appartengono i rivelatori a strato solido che sono in grado di produrre un segnale elettrico in seguito all’impatto con il fotone; alla seconda categoria appartengono gli scintillatori che rispondono all’impatto del fotone con un’emissione luminosa che, a sua volta, genera il segnale elettrico.
Oltre alle componenti strutturali fanno parte dell’apparecchio TC:
un sistema di acquisizione e trasformazione dei dati (DAS, Data
Acquisition System) in grado di raccogliere i segnali elettrici dei
detettori e di trasformarli in dati numerici
un elaboratore elettronico (CPU, Central Process Unit) che modula e gestisce l’intero processo di funzionamento dell’impianto, che raccoglie ed integra i dati numerici del DAS e li trasforma in immagine.
Oltre ai principi fisici che abbiamo descritto fino ad ora, esistono procedimenti di calcolo fondamentali per elaborare i dati. Deve infatti essere ricostruito lo strato e, per farlo, la sua superficie viene suddivisa in elementi bidimensionali di dimensioni uniformi (pixel). Per i valori di attenuazione di ciascun pixel, l’oggetto viene diviso in una matrice costituita da 512 piccoli elementi per lato di volume uniforme (voxel) e viene misurato il rispettivo coefficiente di attenuazione da differenti punti di vista lungo un arco di circonferenza.
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In questo lavoro abbiamo preso in considerazione le procedure diagnostiche effettuate con due tipi di apparecchi TC:
1) Discovery CT 750 HD® (General Electric Milwaukee Wisconsin U.S.A.) 2) Light Speed VCT 64® (General Electric Milwaukee Wisconsin U.S.A.)
Sono installati presso l’Unità Operativa Radiodiagnostica 1 dell’AOUP dell’Ospedale di Cisanello e sono le macchine principalmente utilizzate per l’esecuzione delle colonscopie virtuali.
Sono macchine definite di terza generazione (Figura 4.1) che presentano il detettore largo a sufficienza da intercettare tutto il fascio che ha attraversato il paziente. La rotazione è di 360° per ottenere tutta l’informazione necessaria. Il tempo di acquisizione dell’intera sezione si riduce a pochi secondi.
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La Discovery CT 750 HD® è una macchina TC 128 strati (utilizzerò la dicitura TC 128s nel resto della descrizione del lavoro in riferimento a questa apparecchiatura) in grado allo stato attuale di produrre 6 retro-ricostruzioni, cioè 6 volumi di dati, ottenuti a partire dai dati grezzi delle due acquisizioni supino/prono.
L’algoritmo di ricostruzione prevalentemente utilizzato su questo apparecchio è di tipo iterativo. Si tratta di un metodo di approssimazioni successive con cui viene scelta un’immagine di partenza caratterizzata da valori arbitrari dei coefficienti di assorbimento, la quale viene via via comparata con misurazioni effettive e corretta per ottenere l’immagine finale. Questo processo di ricostruzione è associato a due inconvenienti: la lentezza del calcolo dovuta all’elevato numero di iterazioni necessarie e la necessità che la scansione dello strato sia terminata per effettuare il calcolo stesso.
L’uso di algoritmi di ricostruzione iterativa in TC è diventato un argomento cruciale per la riduzione della dose in questo genere di esami (Figura 4.2). Il principale vantaggio di questo tipo di algoritmi sta nell’incorporazione di modelli fisici i quali permettono studi tomografici a dose ridotta preservando la qualità dell’immagine e riducendo i livelli di rumore.
Nel nostro caso l’algoritmo iterativo scelto è ASiR (Adaptive Statistical
Iterative Recostruction, GE) applicato al 20%, 40%, 60%, 80% e 100% che
fornisce 5 differenti ricostruzioni. Nel caso di ASiR al 100% l’immagine che si ottiene viene definita “plastica”; non è applicabile in tutti i pazienti. Variando i valori di ASiR è possibile incrementare l’esperienza nella gestione delle immagini ottenute con questi nuovi metodi di ricostruzione iterativa.
La sesta ricostruzione è prodotta utilizzando la Filtered Back Projection (FBP) che ormai è stata soppiantata dagli algoritmi iterativi.
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La Light Speed VCT 64® è una macchina TC da 64 strati (utilizzerò la dicitura TC 64s nel resto della descrizione dello studio in riferimento a questa apparecchiatura) che utilizza un tipo di filtro soft, in grado di filtrare le alte frequenze, e che permette di ricostruire i dati utilizzando come solo algoritmo il FBP.
Tale metodo consiste nel retroproiettare il valore numerico di attenuazione di ciascun fascio lungo la sua stessa traiettoria verso il campo di ricostruzione; trasformando questi numeri in corrispondenti toni di grigio, si ottiene un’immagine che rappresenta un’approssimazione dell’oggetto in esame. La semplice operazione di retroproiezione però produce valori imprecisi in quanto i valori numerici dei singoli punti ricevono contributi anche dai punti adiacenti, ottenendo così un un’immagine distorta. È per eliminare questa imprecisione che viene utilizzato un metodo matematico definito “convoluzione” che modifica il valore di un raggio in base al valore dei raggi vicini. Inoltre ai dati grezzi vengono applicati numerosi filtri in grado di modificare le caratteristiche dell’immagine in modo da esaltare alcuni aspetti e ridurne altri [40].
Il principale parametro tecnico che differisce tra le due modalità di acquisizione sui due scanner è il valore di mAs più frequentemente usato. La TC 64s infatti usa valori di 50 mAs mentre la TC 128s valori di 20 mAs mantenuti fissi nel caso dell’esame TC che stiamo prendendo in considerazione nel nostro studio.
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Figura 4.3: Ricostruzione in coronale di un addome con tecnica FBP
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